FR3037913A1

FR3037913A1 - TRACTION BOX OF A RAILWAY VEHICLE AND RAILWAY VEHICLE THEREFOR

Info

Publication number: FR3037913A1
Application number: FR1555744A
Authority: FR
Inventors: Damien Cadier
Original assignee: Alstom Transport Technologies SAS
Current assignee: Alstom Transport Technologies SAS
Priority date: 2015-06-23
Filing date: 2015-06-23
Publication date: 2016-12-30
Anticipated expiration: 2035-06-23
Also published as: FR3037913B1; EP3109120A1; EP3109120B1

Abstract

La présente invention concerne un coffre de traction d'un véhicule ferroviaire, comprenant des premiers (38) et deuxièmes équipements électriques (36, 37) et un premier dispositif de refroidissement (26, 40) propre à évacuer de la chaleur dissipée par les premiers équipements électriques (38), ledit premier dispositif de refroidissement comportant un ventilateur (40), ledit ventilateur comportant un corps fixe (42) et un dispositif rotatif (44) apte à la mise en circulation d'un premier flux d'air (60) à l'intérieur dudit corps fixe. Le ventilateur comportant en outre des ailettes (46, 47) solidaires d'une surface externe dudit corps fixe, et le coffre de traction comporte un deuxième dispositif de refroidissement (42, 46, 47, 56, 58) propre à évacuer de la chaleur dissipée par les deuxièmes équipements électriques (36, 37), le corps fixe (42) et les ailettes (46, 47) du ventilateur faisant partie dudit deuxième dispositif de refroidissement.The present invention relates to a trunk of a railway vehicle, comprising first (38) and second electrical equipment (36, 37) and a first cooling device (26, 40) able to evacuate the heat dissipated by the first electrical equipment (38), said first cooling device comprising a fan (40), said fan comprising a fixed body (42) and a rotary device (44) suitable for circulating a first air flow (60). ) inside said fixed body. The fan further comprising fins (46, 47) secured to an outer surface of said fixed body, and the trunk comprises a second cooling device (42, 46, 47, 56, 58) adapted to remove heat dissipated by the second electrical equipment (36, 37), the fixed body (42) and the fins (46, 47) of the fan forming part of said second cooling device.

Description

1 Coffre de traction d'un véhicule ferroviaire et véhicule ferroviaire associé La présente invention concerne un coffre de traction d'un véhicule ferroviaire, comprenant des premiers et deuxièmes équipements électriques et un premier dispositif de refroidissement propre à évacuer de la chaleur dissipée par les premiers équipements électriques, ledit premier dispositif de refroidissement comportant un ventilateur, ledit ventilateur comportant un corps fixe et un dispositif rotatif apte à la mise en circulation d'un premier flux d'air à l'intérieur dudit corps fixe. L'invention s'applique au domaine du transport ferroviaire, notamment aux véhicules de traction électriques, tels que les locomotives et les automotrices.The present invention relates to a trunk of a railway vehicle, comprising first and second electrical equipment and a first cooling device capable of evacuating the heat dissipated by the first electrical equipment, said first cooling device comprising a fan, said fan comprising a fixed body and a rotary device adapted to circulate a first air flow inside said fixed body. The invention applies to the field of rail transport, including electric traction vehicles, such as locomotives and railcars.

Par « coffre de traction », on entend au sens de la présente invention la partie d'un véhicule de traction qui est destinée à commander les moteurs de traction dudit véhicule. Le dispositif de refroidissement est typiquement destiné à refroidir une partie des équipements électriques tels qu'un module de puissance ou un transformateur. Le ventilateur met en contact lesdits équipements électriques avec un flux d'air extérieur au coffre afin de dissiper la chaleur produite par lesdits équipements. Au contraire, d'autres équipements électriques situés dans le coffre ne sont pas au contact d'un tel flux d'air. La température au voisinage de ces autres équipements électriques peut ainsi devenir trop élevée pour un fonctionnement optimal desdits équipements, en particulier dans le cas où le coffre comporte une enveloppe externe étanche à l'air extérieur. La présente invention a pour objet de permettre le refroidissement d'un plus grand nombre d'équipements électriques du coffre de traction, en minimisant le coût et l'encombrement supplémentaires. A cet effet, l'invention a pour objet un coffre de traction du type précité, dans lequel : le ventilateur comportant en outre des ailettes solidaires d'une surface externe dudit corps fixe, et le coffre de traction comporte un deuxième dispositif de refroidissement propre à évacuer de la chaleur dissipée par les deuxièmes équipements électriques, le corps fixe et les ailettes du ventilateur faisant partie dudit deuxième dispositif de refroidissement.For the purpose of the present invention, the term "traction box" means the part of a traction vehicle which is intended to control the traction motors of said vehicle. The cooling device is typically for cooling part of the electrical equipment such as a power module or a transformer. The fan puts the electrical equipment in contact with a flow of air outside the trunk in order to dissipate the heat produced by the equipment. On the contrary, other electrical equipment located in the trunk is not in contact with such an air flow. The temperature in the vicinity of these other electrical equipment can thus become too high for optimal operation of said equipment, particularly in the case where the box has an outer envelope sealed to the outside air. The object of the present invention is to allow the cooling of a larger number of electrical equipment of the trunk of the trunk, minimizing the additional cost and bulk. For this purpose, the subject of the invention is a traction box of the aforementioned type, in which: the fan furthermore comprises fins secured to an external surface of said fixed body, and the trunk comprises a second clean cooling device; discharging heat dissipated by the second electrical equipment, the fixed body and the fan blades forming part of said second cooling device.

Suivant d'autres aspects avantageux de l'invention, le coffre de traction comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniques possibles : - le deuxième dispositif de refroidissement comporte des moyens de mise en circulation d'un deuxième flux d'air entre les deuxièmes équipements électriques d'une part et le corps fixe et les ailettes du ventilateur d'autre part ; 3037913 2 - le deuxième dispositif de refroidissement comporte des moyens de prélèvement d'air chaud dans une partie supérieure du coffre recevant les deuxièmes équipements électriques et de réinjection d'air refroidi dans une partie inférieure du coffre recevant les deuxièmes équipements électriques ; 5 - le corps fixe du ventilateur fait partie d'une paroi délimitant un conduit de ventilation, l'intérieur et l'extérieur de ladite paroi étant isolés de manière étanche l'un par rapport à l'autre, les premiers et deuxièmes équipements électriques étant respectivement situés à l'intérieur et à l'extérieur de ladite paroi ; - le coffre comporte en outre une enveloppe extérieure assemblée de manière 10 étanche à des extrémités de la paroi du conduit de ventilation, les deuxièmes équipements électriques étant ainsi confinés entre ladite enveloppe extérieure et ladite paroi ; - le premier dispositif de refroidissement comporte une entrée et une sortie du premier flux d'air, lesdites entrée et sortie étant respectivement situées en partie 15 supérieure et inférieure du coffre ; - le ventilateur et les premiers équipements électriques sont respectivement situés en partie supérieure et inférieure du coffre. L'invention se rapporte en outre à un véhicule ferroviaire comportant au moins un moteur de traction commandé par un coffre de traction tel que décrit ci-dessus.According to other advantageous aspects of the invention, the trunk comprises one or more of the following characteristics, taken individually or according to all the possible technical combinations: the second cooling device comprises means for circulating the a second air flow between the second electrical equipment on the one hand and the fixed body and the fins of the fan on the other hand; The second cooling device comprises hot air sampling means in an upper part of the trunk receiving the second electrical equipment and cooled air re-injection in a lower part of the trunk receiving the second electrical equipment; 5 - the fixed body of the fan is part of a wall delimiting a ventilation duct, the inside and the outside of said wall being sealed with respect to one another, the first and second electrical equipment being respectively located inside and outside said wall; the trunk also comprises an outer envelope sealingly assembled at ends of the wall of the ventilation duct, the second electrical equipment thus being confined between said outer casing and said wall; the first cooling device comprises an inlet and an outlet of the first air flow, said inlet and outlet respectively being situated at the upper and lower portions of the trunk; - The fan and the first electrical equipment are respectively located in the upper and lower part of the trunk. The invention also relates to a railway vehicle comprising at least one traction motor controlled by a traction box as described above.

20 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur lesquels : la figure 1 est une vue schématique de face d'un coffre de traction selon un mode de réalisation de l'invention ; et 25 la figure 2 est une vue partielle, en coupe vue de dessus, du coffre de traction de la figure 1. La figure 1 représente une vue schématique de face d'un coffre de traction 10 d'un véhicule ferroviaire, selon un mode de réalisation de l'invention. Le coffre 10 comporte un support 12, ayant par exemple la forme d'une cage 30 constituée de barres 14 verticales et horizontales. Les barres 14 divisent le support 12 en plusieurs logements 16, 17 et en une colonne de ventilation 18. Selon un mode de réalisation, la colonne de ventilation 18 est disposée sur la totalité d'une hauteur du support 12. La colonne de ventilation comporte une partie inférieure 22 et une partie supérieure 24, situées l'une au-dessus de l'autre. Sur au moins 35 un côté, les parties supérieure 24 et inférieure 22 de la colonne de ventilation 18 sont 3037913 3 bordées latéralement, respectivement par un ou plusieurs logements supérieurs 16 et par un ou plusieurs logements inférieurs 17. Le coffre 10 comporte un conduit de ventilation 26, disposé dans la colonne de ventilation 18 et traversant verticalement ledit coffre 10. Le conduit 26 comporte une 5 entrée d'air 28 et une sortie d'air 30, lesdites entrée et sortie débouchant à l'extérieur du support 12 et du coffre 10. Par exemple, l'entrée 28 et la sortie 30 sont respectivement situées aux extrémités supérieure et inférieure du support 12. Entre l'entrée 28 et la sortie 30, le conduit 26 est délimité par une paroi 32. Par ailleurs, le coffre 10 comporte une enveloppe extérieure 34, représentée en 10 pointillés sur la figure 1 et en coupe sur la figure 2. Préférentiellement, la paroi 32 du conduit de ventilation 26 et l'enveloppe extérieure 34 sont étanches à l'air, et l'enveloppe 34 est assemblée de manière étanche aux extrémités de la paroi 32 formant l'entrée 28 et la sortie 30. Ainsi, l'air présent dans les logements 16, 17 est confiné à l'intérieur du coffre 10. Un flux d'air extérieur qui circule 15 entre l'entrée 28 et la sortie 30 est notamment isolé de l'air intérieur présent dans les logements 16, 17 adjacents à la colonne de ventilation 18. Au contraire, les logements 16, 17 ne sont pas étanches à l'air les uns par rapport aux autres. Le coffre 10 comporte en outre des équipements électriques 36, 37, 38. Les 20 équipements électriques 36, 37, 38 comprennent par exemple des circuits de traitement d'un courant électrique provenant d'une source d'énergie électrique externe au véhicule ferroviaire, par exemple une caténaire. De même, les équipements électriques 36, 37, 38 comprennent par exemple des circuits de commande de moteurs de traction du véhicule ferroviaire.The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of nonlimiting example and with reference to the drawings in which: FIG. 1 is a diagrammatic front view of a trunk traction according to an embodiment of the invention; and FIG. 2 is a partial view, in section view from above, of the traction box of FIG. 1. FIG. 1 represents a schematic front view of a traction box 10 of a railway vehicle, according to one embodiment. embodiment of the invention. The trunk 10 comprises a support 12, having for example the shape of a cage 30 consisting of vertical and horizontal bars 14. The bars 14 divide the support 12 into several housings 16, 17 and a ventilation column 18. According to one embodiment, the ventilation column 18 is disposed over an entire height of the support 12. The ventilation column comprises a lower portion 22 and an upper portion 24, located one above the other. On at least one side, the upper and lower portions 22 of the ventilation column 18 are laterally lined by one or more upper housings 16 and one or more lower housings 17 respectively. ventilation 26, disposed in the ventilation column 18 and vertically passing through said box 10. The duct 26 has an air inlet 28 and an air outlet 30, said inlet and outlet opening to the outside of the support 12 and the For example, the inlet 28 and the outlet 30 are respectively located at the upper and lower ends of the support 12. Between the inlet 28 and the outlet 30, the duct 26 is delimited by a wall 32. Moreover, the chest 10 comprises an outer casing 34, shown in dashed lines in FIG. 1 and in section in FIG. 2. Preferably, the wall 32 of the ventilation duct 26 and the outer casing 34 are The casing 34 is sealed to the ends of the wall 32 forming the inlet 28 and the outlet 30. Thus, the air present in the housing 16, 17 is confined to the Inside the trunk 10. An outside air flow circulating between the inlet 28 and the outlet 30 is notably isolated from the interior air present in the housings 16, 17 adjacent to the ventilation column 18. On the contrary, the housings 16, 17 are not airtight relative to each other. The trunk 10 further comprises electrical equipment 36, 37, 38. The electrical equipment 36, 37, 38 comprise, for example, circuits for processing an electric current coming from a source of electrical energy external to the railway vehicle. for example a catenary. Similarly, the electrical equipment 36, 37, 38 comprise, for example, traction motor control circuits of the railway vehicle.

25 Des premiers et deuxièmes équipements électriques 36, 37 sont respectivement disposés dans les logements supérieurs et inférieurs 16, 17. Des troisièmes équipements électriques 38 sont situés dans la partie inférieure 22 de la colonne de ventilation 18. De préférence, les troisièmes équipements électriques 38 sont situés à l'intérieur du conduit de ventilation 26.First and second electrical equipment 36, 37 are respectively arranged in the upper and lower housings 16, 17. Third electrical equipment 38 are located in the lower part 22 of the ventilation column 18. Preferably, the third electrical equipment 38 are located inside the ventilation duct 26.

30 Le coffre 10 comporte en outre un ventilateur 40 disposé dans la partie supérieure 24 de la colonne de ventilation 18. Le ventilateur 40 est représenté en coupe, vu de dessus, à la figure 2. Le ventilateur 40 comporte un corps fixe 42, de forme cylindrique de révolution, disposé selon un axe vertical. De préférence, le corps 42 du ventilateur 40 fait partie de la paroi 32 35 du conduit de ventilation 26.The trunk 10 further comprises a fan 40 disposed in the upper part 24 of the ventilation column 18. The fan 40 is shown in section, seen from above, in FIG. 2. The fan 40 comprises a fixed body 42 of cylindrical form of revolution, arranged along a vertical axis. Preferably, the body 42 of the fan 40 is part of the wall 32 of the ventilation duct 26.

3037913 4 Le ventilateur 40 comporte également une roue de ventilation 44, disposée à l'intérieur du corps fixe 42. La roue 44 est reliée à des moyens (non représentés) d'entraînement en rotation, de sorte à générer un flux d'air entre l'entrée 28 et la sortie 30 du conduit de ventilation 26.The fan 40 also comprises a ventilation wheel 44, disposed inside the fixed body 42. The wheel 44 is connected to means (not shown) for driving in rotation, so as to generate a flow of air between the inlet 28 and the outlet 30 of the ventilation duct 26.

5 Le ventilateur 40 et le conduit de ventilation 26 forment ainsi un système de refroidissement des troisièmes équipements électriques 38. Par ailleurs, le ventilateur 40 comporte des ailettes 46, 47 solidaires d'une surface externe du corps fixe 42. Les ailettes 46, 47 ont par exemple la forme de plaques planes au contour carré ou rectangulaire. Les ailettes 46, 47 sont disposées horizontalement et 10 empilées les unes au-dessus des autres le long de l'axe vertical du corps fixe 42. Les ailettes 46, 47 sont espacées les unes des autres selon ledit axe vertical. De préférence, les bords des ailettes 46, 47 sont au contact d'une surface interne de l'enveloppe extérieure 34. Ainsi, deux ailettes 46, 47 adjacentes définissent, avec ladite enveloppe 34, un circuit d'air 50 qui contourne le corps fixe cylindrique 42 du 15 ventilateur 20. Une entrée 52 de chaque circuit d'air 50 est située au bord d'un logement supérieur 16. De préférence, les sorties 54 de tous les circuits d'air 50 formés par les ailettes 46, 47 débouchent sur un collecteur 56, ledit collecteur débouchant lui-même dans un 20 logement inférieur 17. De préférence, les circuits d'air 50 comprennent des souffleurs 58 permettant de faire circuler l'air dans lesdits circuits 50. Les souffleurs 58 sont par exemple de petits ventilateurs de brassage. Un procédé de fonctionnement du coffre 10 va maintenant être décrit. Lors du 25 fonctionnement des équipements électriques 36, 37, 38 et en l'absence de fonctionnement du ventilateur 40, un gradient de température s'établit dans les logements 16, 17, les logements supérieurs 16 ayant une température plus élevée que les logements inférieurs 17. Afin de refroidir les troisièmes équipements électriques 38, la roue de ventilation 30 44 du ventilateur 40 est entraînée en rotation, de sorte à générer un flux d'air extérieur 60 entre l'entrée 28 et la sortie 30 du conduit de ventilation 26. Le flux d'air extérieur 60 est représenté par des flèches blanches sur la figure 1. De plus, afin de refroidir les premiers et deuxièmes équipements électriques 36, 37, les souffleurs 58 sont mis en fonctionnement, de sorte à générer un flux d'air intérieur 35 62 entre l'entrée 52 et la sortie 54 de chaque circuit d'air 50. Le flux d'air intérieur est représenté par des flèches de couleur sur les figures 1 et 2.The fan 40 and the ventilation duct 26 thus form a cooling system for the third electrical equipment 38. Furthermore, the fan 40 comprises fins 46, 47 integral with an outer surface of the fixed body 42. The fins 46, 47 for example have the form of flat plates with a square or rectangular outline. The fins 46, 47 are arranged horizontally and stacked one above the other along the vertical axis of the fixed body 42. The fins 46, 47 are spaced from each other along said vertical axis. Preferably, the edges of the fins 46, 47 are in contact with an inner surface of the outer casing 34. Thus, two adjacent wings 46, 47 define, with said casing 34, an air circuit 50 which bypasses the body Cylindrical fixture 42 of fan 20. An inlet 52 of each air circuit 50 is located at the edge of an upper housing 16. Preferably, the outlets 54 of all air circuits 50 formed by the fins 46, 47 open onto a manifold 56, said manifold opening itself into a lower housing 17. Preferably, the air circuits 50 comprise blowers 58 for circulating the air in said circuits 50. The blowers 58 are for example small brewing fans. A method of operating the trunk 10 will now be described. In the operation of the electrical equipment 36, 37, 38 and in the absence of operation of the fan 40, a temperature gradient is established in the housings 16, 17, the upper housing 16 having a higher temperature than the lower housing 17. In order to cool the third electrical equipment 38, the ventilation wheel 44 of the fan 40 is rotated, so as to generate an outside air flow 60 between the inlet 28 and the outlet 30 of the ventilation duct 26 The external air flow 60 is represented by white arrows in FIG. 1. In addition, in order to cool the first and second electrical equipment 36, 37, the blowers 58 are put into operation, so as to generate a flow of water. Inner air 35 62 between inlet 52 and outlet 54 of each air circuit 50. The interior air flow is represented by colored arrows in FIGS. 1 and 2.

3037913 5 Par l'intermédiaire du corps fixe 42 et des ailettes 46, 47, un échange thermique a lieu entre le flux d'air extérieur 60 et le flux d'air intérieur 62, sans que lesdits flux ne se mélangent. L'air en sortie 54 de chaque circuit d'air 50 a ainsi une température inférieure à celle de l'air en entrée 52.By means of the fixed body 42 and the fins 46, 47, a heat exchange takes place between the outside air flow 60 and the interior air flow 62, without said flows being mixed. The outlet air 54 of each air circuit 50 thus has a temperature lower than that of the inlet air 52.

5 De l'air intérieur chaud est donc prélevé dans les logements supérieurs 16 et de l'air intérieur refroidi est réinjecté par le collecteur 56 dans les logements inférieurs 17. A titre d'exemple, l'air en entrée 52 a une température proche de 70 °C et l'air en sortie 54 a une température inférieure à 60 °C. Le ventilateur 40 - notamment ses ailettes 46, 47 -, le collecteur 56 et les 10 souffleurs 58 forment ainsi un système de refroidissement des premiers 36 et deuxièmes 37 équipements électriques. Dans le cas où lesdits équipements électriques 36, 37 sont confinés dans une enceinte étanche, le système de refroidissement décrit ci-dessus est obtenu à moindre coût, en adaptant le ventilateur 40 destiné à refroidir d'autres équipements électriques 38.Hot indoor air is thus taken from the upper housings 16 and cooled interior air is fed back through the manifold 56 into the lower housings 17. For example, the inlet air 52 has a close temperature 70 ° C and the outlet air 54 has a temperature below 60 ° C. The fan 40 - in particular its fins 46, 47 -, the collector 56 and the 10 blowers 58 thus form a cooling system of the first 36 and second 37 electrical equipment. In the case where said electrical equipment 36, 37 are confined in a sealed enclosure, the cooling system described above is obtained at a lower cost, by adapting the fan 40 for cooling other electrical equipment 38.

15 Un tel système a également pour intérêt concentrer sur les ailettes 46, 47 le phénomène de condensation à l'intérieur du coffre 10. Les ailettes représentent en effet le point le plus froid du dispositif. La condensation est donc diminuée, voire supprimée, dans le reste du coffre 10. Le coût lié à l'ajout des ailettes 46, 47, du collecteur 56 et des souffleurs 58 à un 20 coffre existant est peu élevé. Les ailettes 46, 47 prennent place dans les coins de la colonne de ventilation 18 non utilisés par le corps fixe cylindrique 42, ce qui minimise l'encombrement supplémentaire.Such a system also has the advantage of concentrating on the fins 46, 47 the phenomenon of condensation inside the box 10. The fins indeed represent the coldest point of the device. The condensation is thus reduced or even eliminated in the remainder of the box 10. The cost associated with adding the fins 46, 47, the manifold 56 and the blowers 58 to an existing box is low. The fins 46, 47 take place in the corners of the ventilation column 18 not used by the cylindrical fixed body 42, which minimizes the additional bulk.

Claims

CLAIMS1.- Traction box (10) of a railway vehicle, comprising first (38) and second electrical equipment (36, 37) and a first cooling device (26, 40) able to evacuate the heat dissipated by the first electrical equipment (38), said first cooling device comprising a fan (40), said fan comprising a fixed body (42) and a rotary device (44) suitable for circulating a first air flow ( 60) inside said fixed body, characterized in that: - the fan further comprising fins (46, 47) integral with an outer surface of said fixed body, - the trunk comprises a second cooling device ( 42, 46, 47, 56, 58) adapted to dissipate heat dissipated by the second electrical equipment (36, 37), the fixed body (42) and the fins (46, 47) of the fan forming part of said second device. cooling.

2. Traction box according to claim 1, wherein the second cooling device comprises means (58) for circulating a second air flow (62) between the second electrical equipment (36, 37). one side and the fixed body (42) and the fins (46, 47) of the fan on the other hand.

3. Traction box according to claim 1 or claim 2, wherein the second cooling device comprises means (56) for extracting hot air in an upper part (16) of the box receiving the second electrical equipment (36). , 37) and cooled air reinjection in a lower part (17) of the box receiving the second electrical equipment (36, 37).

4.- Traction box according to one of the preceding claims, wherein the fixed body (42) of the fan is part of a wall (32) defining a ventilation duct (26), the inside and outside of said wall being sealed against each other, the first (38) and second (36, 37) electrical equipment being respectively located inside and outside said wall.

5. Traction box according to claim 4, further comprising an outer casing (34) sealingly assembled at ends of the wall (32) of the ventilation duct (26), the second (36, 37) electrical equipment. being thus confined between said outer casing (34) and said wall (32). 3037913 7

6. Traction box according to one of the preceding claims, wherein the first cooling device comprises an inlet (28) and an outlet (30) of the first air flow (60), said inlet and outlet respectively being located in the upper and lower part of the trunk. 5

7. Traction box according to one of the preceding claims, wherein the fan (40) and the first electrical equipment (38) are respectively located in the upper and lower part of the trunk. 10

8. A railway vehicle comprising at least one traction motor controlled by a traction box (10) according to any one of the preceding claims.